該公開基于2016年3月28日提出申請的日本專利申請第2016-063723號的優(yōu)先權(quán)，該日本申請的內(nèi)容的全部在此作為參考文獻而被引入。

本發(fā)明涉及一種基板處理裝置、氣體供給方法、基板處理方法和成膜方法。

背景技術(shù)：

以往以來，已知一種流體控制系統(tǒng)，該流體控制系統(tǒng)具有真空腔室、向真空腔室供給氣體的氣體供給源、用于連接真空腔室與氣體供給源的氣體供給配管、用于檢測真空腔室內(nèi)的壓力值的壓力傳感器、接收壓力傳感器的輸出來對設置在氣體供給配管上的比例閥進行控制的壓力控制器、設置在氣體供給配管上的流量計、以及接收流量計的輸出來對設置在排氣配管上的節(jié)流閥進行控制的流量控制器。在所述流體控制系統(tǒng)中，壓力控制器和流量控制器這雙方相獨立地設置，通過壓力控制器來控制真空腔室內(nèi)的壓力，并且利用排氣配管上的節(jié)流閥并由流量控制器經(jīng)由真空腔室分別獨立地控制處理氣體的流量。

另外，已知如下的成膜裝置，其將原料氣體以及與原料氣體進行反應來生成反應生成物的反應氣體交替地供給到被設為真空環(huán)境的反應容器內(nèi)，來在該反應容器內(nèi)的基板上形成薄膜，該成膜裝置為了向反應容器內(nèi)供給原料氣體而具有原料氣體的供給路、設置于原料氣體的供給路的中途且用于將原料氣體以升壓狀態(tài)貯存的罐、以及在原料氣體的供給路中的罐的下游側(cè)設置的流量調(diào)整用的閥，該成膜裝置將原料氣體經(jīng)由罐大流量且短時間地供給到反應容器內(nèi)。此外，在原料氣體的供給路中的罐的下游側(cè)設置的流量調(diào)整用的閥是能夠調(diào)整設定流量的閥，在運轉(zhuǎn)時僅進行開閉動作，不是能夠?qū)崟r地控制開度的閥。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

然而，在以往的流體控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，對壓力和流量分別進行控制，但壓力與流量并不是無關(guān)的，而是相互影響的，因此存在多易發(fā)生控制時的波動等問題。另外，由于需要壓力控制器和流量控制器這兩方，因此也存在裝置大型化并且成本增加這樣的問題。

另外，在以往的成膜裝置的結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)⒃蠚怏w大流量且短時間地供給到反應容器內(nèi)，那樣的用途是有效的，但未對從罐供給到反應容器內(nèi)的原料氣體的流量進行反饋控制，因此存在無法回應將原料氣體大流量、短時間地進行供給并且以實時地控制流量的方式進行供給這樣的要求的問題。

因此，本發(fā)明提供一種能夠通過控制壓力來控制流量并且短時間地進行大量的氣體供給的基板處理裝置、氣體供給方法、基板處理方法和成膜方法。

用于解決問題的方案

本發(fā)明的一個方式所涉及的基板處理裝置具有：

處理容器，其能夠收納基板；

壓力檢測單元，其測定該處理容器內(nèi)的壓力；

排氣側(cè)閥，其設置于用于將該處理容器內(nèi)進行排氣的排氣管；

氣體貯存罐，其經(jīng)由第一氣體供給管而與所述處理容器連接；

氣體量測定單元，其測定該氣體貯存罐中貯存的氣體量；以及

控制閥，其設置于所述第一氣體供給管，該控制閥基于由所述壓力檢測單元檢測出的所述處理容器內(nèi)的壓力改變閥開度，來控制從所述氣體貯存罐向所述處理容器供給的氣體的流路面積，由此能夠控制所述處理容器內(nèi)的壓力。

本發(fā)明的其它方式所涉及的氣體供給方法包括以下工序：

向經(jīng)由第一氣體供給管而與容器連接的氣體貯存罐貯存氣體；

檢測該氣體貯存罐中貯存的所述氣體是否達到了規(guī)定量；

將與所述容器連接的排氣管的傳導率設為固定；

檢測所述容器內(nèi)的壓力；以及

設置于所述第一氣體供給管的控制閥基于所檢測出的所述容器內(nèi)的壓力改變閥開度，來改變從所述氣體貯存罐向所述處理容器供給的氣體的流路面積，由此進行控制以使得所述容器內(nèi)的壓力成為規(guī)定的固定壓力。

本發(fā)明的其它方式所涉及的基板處理方法包括以下工序：

向處理容器輸入基板；以及

使用所述氣體供給方法向該處理容器供給用于對基板進行處理的處理氣體。

本發(fā)明的其它方式所涉及的成膜方法包括以下工序：向處理容器輸入基板；使用所述氣體供給方法向該處理容器供給成膜用的原料氣體；向所述處理容器供給能夠與所述原料氣體進行反應來生成反應生成物的反應氣體；以及向所述處理容器供給用于對所述原料氣體和所述反應氣體進行吹掃的吹掃氣體。

附圖說明

附圖作為本說明書的一部分而被引入，用于表示本公開的實施方式，因此伴隨上述的一般的說明以及后述的實施方式的詳細說明來說明本公開的概念。

圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的基板處理裝置的一例的圖。

圖2是用于說明氣體貯存罐和處理容器內(nèi)的壓力的隨時間經(jīng)過的變化的圖。

圖3是表示壓力與流速的關(guān)系的圖。

圖4是用于說明使用本發(fā)明的實施方式所涉及的基板處理裝置的氣體供給方法的圖。圖4的(a)是表示向氣體貯存罐貯存氣體的階段的圖。圖4的(b)是表示氣體的向氣體貯存罐的貯存結(jié)束且正準備向處理容器供給氣體的階段的圖。圖4的(c)是表示一邊從氣體貯存罐向處理容器供給氣體一邊由控制閥進行壓力控制的階段的圖。

圖5是表示本發(fā)明的實施例1所涉及的壓力控制性的圖。圖5的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖。圖5的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

圖6是表示本發(fā)明的實施例2所涉及的壓力控制性的圖。圖6的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖。圖6的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施例3所涉及的壓力控制性的圖。圖7的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖。圖7的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

具體實施方式

以下，參照附圖進行用于實施本發(fā)明的方式的說明。在下述的詳細說明中，為了能夠充分理解本公開而給出很多具體的詳細說明。然而，顯而易見的是，即使沒有這樣的詳細說明本領域技術(shù)人員也能夠得到本公開。在其它的例子中，為了避免各種實施方式難以理解，沒有詳細地示出公知的方法、順序、系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)要素。

圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的基板處理裝置的一例的圖。如圖1所示，本實施方式的基板處理裝置具有處理容器10、氣體供給管20、21、控制閥30、氣體貯存罐40、質(zhì)量流量控制器(mfc：massflowcontroller)50、氣體供給源60、截止閥70、71、壓力傳感器80、81、排氣管90、排氣側(cè)閥100、真空泵110、控制部120、電動氣動調(diào)節(jié)器(electricpneumaticregulator)130以及主機140。另外，在處理容器10內(nèi)設置有注射器11，并示出了在進行基板處理時被輸入到處理容器10內(nèi)的晶舟12和晶圓w。并且，在處理容器10的外部設置有加熱器13。另外，控制部120包括累計流量計數(shù)部121和壓力控制部122。

處理容器10在內(nèi)部收納晶圓w等基板，是用于進行基板處理的容器。此外，基板處理包括將氣體供給到處理容器10內(nèi)來對基板進行處理的各種處理，包括成膜處理、蝕刻處理、清潔等。關(guān)于成膜處理，存在cvd(chemicalvapordeposition，化學氣相沉積)，ald(atomiclayerdeposition，原子層沉積法)等各種成膜方法，能夠應用于任意的成膜?？墒牵诒緦嵤┓绞街?，列舉應用于如下的立式熱處理裝置的例子進行說明，該立式熱處理裝置使用能夠?qū)⒕Aw以在鉛垂方向上隔開規(guī)定間隔的方式裝載的晶舟12來保持多個晶圓w，向晶圓w供給成膜用的原料氣體以及與該原料氣體進行反應來生成反應生成物的反應氣體，并且對處理容器10進行加熱來進行成膜。注射器11是用于向處理容器10內(nèi)供給處理氣體的氣體供給單元，包括沿鉛垂方向延伸的石英管。加熱器13從處理容器10的外部對晶圓w進行加熱，來進行熱處理(成膜處理)。關(guān)于處理容器10、注射器11等處理氣體供給單元、晶舟之類的基板保持單元，能夠根據(jù)基板處理裝置的用途、目的而形成各種結(jié)構(gòu)，但此處列舉利用立式熱處理裝置進行成膜處理的例子進行說明。

此外，在進行基板處理前，將多個晶圓w以由晶舟12保持著的狀態(tài)輸入到處理容器10內(nèi)，來進行基板處理。在進行基板處理后，通過從處理容器10輸出晶舟12來輸出處理后的晶圓。雖然在圖1中省略了輸送機構(gòu)，但能使用能夠輸入輸出晶舟12的各種輸送機構(gòu)。

另外，關(guān)于成膜方法，對使用ald法的例子進行說明。ald法是反復進行以下的循環(huán)來將原料氣體與反應氣體的反應生成物的原子層(更準確地說是分子層)逐漸堆積到晶圓w上的成膜方法，在該循環(huán)中，首先將si等的原料氣體從注射器11向處理容器10內(nèi)供給規(guī)定時間，然后將氮氣等吹掃氣體從其它的注射器11供給規(guī)定時間，然后將與原料氣體進行反應的氧化氣體、氮化氣體等反應氣體供給規(guī)定時間，然后將吹掃氣體供給規(guī)定時間。需要將原料氣體、吹掃氣體、反應氣體、吹掃氣體按順序以形成循環(huán)的方式供給到處理容器10內(nèi)而不是一次供給所有種類的氣體，因此各氣體的供給需要在短時間內(nèi)且以高流量進行。要求短時間是因為需要以形成上述那樣的循環(huán)的方式按順序供給不同種類的氣體，所以為了提高成膜處理的生產(chǎn)效率而要求短時間。而且，要求高流量是因為要通過批處理對多個(例如，50個～100個這樣的級別的)晶圓w同時進行處理，所以為了對全部的晶圓w充分地供給處理氣體而要求高流量。特別是，在處理氣體中也是，與氧化氣體(例如，o2、o3、h2o)、氮化氣體(例如nh3)相比較，短時間內(nèi)大量供給包含硅、金屬等的原料氣體是困難的。

本實施方式所涉及的基板處理裝置中，能夠?qū)蠚怏w的氣體短時間內(nèi)大量地、且以控制流量的方式供給到處理容器10內(nèi)，這對使用上述的ald進行的成膜非常有效。

在處理容器10的上游側(cè)連接有氣體供給管20、21。另外，在處理容器10的下游側(cè)連接有排氣管90。

氣體供給管20、21是用于向處理容器10內(nèi)供給氣體的氣體供給用的配管。氣體供給管20與處理容器10內(nèi)的注射器11連接，向注射器11供給氣體。氣體供給管20是將處理容器10與氣體貯存罐40之間連接的配管，在處理容器10與氣體貯存罐40之間設置有控制閥30和截止閥70。

另外，氣體供給管21是比氣體貯存罐40靠上游側(cè)的供給氣體用的配管，在該氣體供給管21的上游端連接有氣體供給源60。氣體供給源60是向氣體貯存罐40和處理容器10供給氣體的供給源，例如，既可以是充滿了氣體的罐，也可以是用于供給氣體的連接口。

在氣體供給源60與氣體貯存罐40之間，例如設置有質(zhì)量流量控制器50和截止閥71。

質(zhì)量流量控制器50是計量從氣體供給源60向氣體貯存罐40貯存的氣體的質(zhì)量流量并進行流量控制的單元。在本實施方式中，需要計量氣體貯存罐40內(nèi)貯存的氣體量的總量，因此優(yōu)選的是，質(zhì)量流量控制器50不僅能夠測定瞬時流量，還能夠測定被供給到氣體貯存罐40的氣體的累計流量。質(zhì)量流量控制器50只要具有那樣的功能即可，也可以構(gòu)成為，質(zhì)量流量控制器50在本身只能測定瞬時流量的情況下，也向控制部120的累計流量計數(shù)部121發(fā)送流量信息，由累計流量計數(shù)部121來測定、掌握累計流量。在該情況下，質(zhì)量流量控制器50與控制部120的累計流量計數(shù)部121合作實現(xiàn)累計流量計的作用。

另外，本實施方式中，只要能夠掌握氣體貯存罐40內(nèi)貯存的氣體達到了規(guī)定量的情況即可，因此只要能夠進行那樣的測定、運算處理等即可，也可以不使用質(zhì)量流量控制器50而使用其它的單元。

截止閥71是根據(jù)是否從氣體供給源60向氣體貯存罐40進行氣體的供給來決定是進行氣體供給源60與氣體貯存罐40之間的氣體供給管21的連接還是切斷的開閉閥。根據(jù)需要來設置截止閥71即可。

氣體貯存罐40是用于貯存氣體的罐，是為了將大量的氣體短時間內(nèi)供給到處理容器10內(nèi)而設置的緩沖罐。即，在現(xiàn)存的流量控制器中，在使用將氣態(tài)物質(zhì)的供給連續(xù)地切換的ald之類的成膜方法的情況下無法進行應對，需要能夠短時間內(nèi)供給大量的氣體的構(gòu)造。氣體貯存罐40暫時貯存大量的氣體，將所貯存的大量的氣體短時間內(nèi)一次性地供給到處理容器10內(nèi)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)那樣的短時間內(nèi)供給大量的氣體。關(guān)于氣體貯存罐40的容積，根據(jù)用途決定為適當?shù)拇笮〖纯桑缈梢栽O為1升～3升左右的容積。

壓力傳感器80是用于監(jiān)視氣體貯存罐40內(nèi)的壓力的壓力檢測單元。壓力傳感器80既可以是檢測氣體貯存罐40內(nèi)的壓力是否達到了規(guī)定壓力的傳感器，也可以是能夠測定氣體貯存罐40內(nèi)的壓力的測定傳感器。關(guān)于氣體貯存罐40的設定壓力，根據(jù)處理容器10的容積、用途等適當?shù)卦O定為適當?shù)闹导纯?，例如可以設定為50torr～600torr左右的值，作為一例，也可以在具有1.5升的容積的氣體貯存罐40中設定為100torr(13kpa)。此外，氣體貯存罐40的體積是已知的，通過掌握氣體貯存罐40內(nèi)貯存的氣體量能夠求出并管理氣體貯存罐40內(nèi)的壓力。在本實施方式中，基于所掌握的氣體量進行控制，因此壓力傳感器80不是必須的，根據(jù)需要進行設置即可。

控制閥30是能夠控制氣體供給管20的流路的通過面積的閥，能夠改變閥開度。在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時，通過改變控制閥30的閥開度來改變氣體能夠通過氣體供給管20內(nèi)的流路的面積，由此能夠改變氣體的流量。然而，在本實施方式中，不是改變氣體的流量，而是進行控制以使得氣體的流量固定。為了進行這樣的控制，進行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力成為規(guī)定的固定的壓力、即目標壓力。改變控制閥30的閥開度以使得處理容器10內(nèi)的壓力固定，由此能夠使從氣體貯存罐40經(jīng)由氣體供給管20向處理容器10供給的氣體的流量固定。此外，后文中敘述該原理的詳細內(nèi)容。

關(guān)于控制閥30，只要能夠基于由壓力傳感器81檢測出的壓力進行反饋控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力固定即可，能夠使用各種閥。

電動氣動調(diào)節(jié)器130是用于基于電信號以空壓(pneumatics)對控制閥30的閥開度進行控制的控制閥30的驅(qū)動單元。例如，使空氣壓力與電信號成比例地無級地(連續(xù)地)變化，由此能夠順暢地控制以空壓驅(qū)動的控制閥30的閥開度。

截止閥70是設置于控制閥30與氣體貯存罐40之間的氣體供給管20，在向氣體貯存罐40貯存氣體時截止閥70關(guān)閉，截止閥70是用于將氣體供給管20與氣體供給管21切斷的閥。在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時，截止閥70打開。在向氣體貯存罐40貯存氣體時，關(guān)閉控制閥30也能夠?qū)崿F(xiàn)相同的功能，另外，在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時，打開控制閥30來控制閥開度即可，截止閥70不是必須的，根據(jù)需要進行設置即可。在不想大幅度改變控制閥30的閥開度的情況下，也能夠?qū)⒖刂崎y30的閥開度設定為接近從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時的開度來專用于控制，通過截止閥70的開閉操作來進行氣體向氣體貯存罐40的貯存、氣體從氣體貯存罐40向處理容器10的供給的開始。例如，在進行這樣的閥操作的情況下，設置截止閥70。

壓力傳感器81是用于檢測、測定處理容器10內(nèi)的壓力的單元。處理容器10內(nèi)以及處理容器10與排氣側(cè)閥100之間的排氣管90內(nèi)示出相同的壓力，能夠通過測定處理容器10與排氣側(cè)閥100之間的排氣管90內(nèi)的壓力來測定處理容器10內(nèi)的壓力。壓力傳感器81能夠檢測處理容器10內(nèi)的壓力即可，因此既可以設置在處理容器10內(nèi)，也可以設置在比排氣側(cè)閥100靠上游側(cè)的排氣管90上的任意位置處，在本實施方式中，示出了設置于排氣管90的例子。此外，關(guān)于壓力傳感器81，只要能夠準確地測定排氣管90內(nèi)、即處理容器10內(nèi)的壓力即可，能夠根據(jù)用途使用各種壓力檢測單元。

真空泵110是用于經(jīng)由排氣管90將處理容器10內(nèi)進行真空排氣的單元。關(guān)于真空泵110，只要能夠?qū)⑻幚砣萜?0內(nèi)以基板處理所需的真空度進行排氣即可，能夠使用各種排氣單元。

排氣側(cè)閥100是用于調(diào)整排氣管90的排氣量的閥。在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時，將排氣側(cè)閥100的開度設為固定，該排氣側(cè)閥100實現(xiàn)將排氣管90的傳導率設定為固定的作用。如上述那樣，在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時，進行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力固定，因此如果排氣管90的傳導率發(fā)生變動則難以進行那樣的控制。因此，在從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體時，將排氣側(cè)閥100的閥開度設定為固定的規(guī)定開度。此外，關(guān)于排氣側(cè)閥100并無特別限定，能夠使用各種閥。例如，也可以使用apc(automaticpressurecontroller，自動壓力控制器)閥。另外，既可以手動地進行操作，也可以是能夠由控制部120進行控制的結(jié)構(gòu)。

壓力控制部122是基于由壓力傳感器81檢測出的處理容器10內(nèi)的壓力對控制閥30的閥開度進行反饋控制并進行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力成為規(guī)定的目標壓力的單元。此外也可以是，如上述那樣，經(jīng)由電動氣動調(diào)節(jié)器130進行控制閥30的控制。

另外，壓力控制部122進行的反饋控制例如也可以是pid控制(proportionalintegraldifferentialcontrol，比例積分微分控制)。利用輸出值與目標值的偏差、該偏差的積分及微分這三個要素進行輸入值的控制，由此能夠進行更細致平穩(wěn)的控制。

控制部120是用于進行包括控制的運算處理的單元，既可以由具有cpu(centralprocessingunit，中央處理單元)等處理器、rom(readonlymemory，只讀存儲器)、ram(randomaccessmemory，隨機存取存儲器)等存儲單元且通過執(zhí)行程序來進行動作的微型計算機等構(gòu)成，也可以由為適應特定的用途而將多個功能的電路集合成一個電路而得到的asic(applicationspecificintegratedcircuit，專用集成電路)等集成電路構(gòu)成。

另外，也可以構(gòu)成為：記述有基板處理的具體內(nèi)容的制程存儲于存儲介質(zhì)，下載該內(nèi)容并由控制部120來進行制程中所記述的基板處理。

控制部120除了進行由壓力控制部122對控制閥30的壓力控制、累計流量計數(shù)部121對氣體貯存罐40內(nèi)貯存的氣體量的計算以外，也可以根據(jù)需要控制基板處理裝置整體。例如，也可以根據(jù)需要還控制截止閥70、71的動作、處理容器10的動作、排氣側(cè)閥100的動作等。

主機140是對控制部120施加指令的上位的計算機，是進行包括基板處理裝置與其它的處理裝置的關(guān)系在內(nèi)的工廠整體的控制和管理的計算機。

接著，說明本實施方式所涉及的基板處理裝置所進行的氣體供給方法的原理。即，說明以下原理：通過設置于氣體供給管20的控制閥30的閥開度來控制壓力，以使得處理容器10內(nèi)的壓力保持固定的目標壓力，由此能夠?qū)怏w保持為固定流量來供給到處理容器10內(nèi)。

圖2是用于說明氣體貯存罐40和處理容器10內(nèi)的壓力的隨時間經(jīng)過的變化的圖。

以下記載適用于氣體的狀態(tài)方程式的說明。此外，將氣體貯存罐40簡稱為緩沖罐40，將處理容器10簡稱為腔室(chamber)10。

首先，如果設緩沖罐壓力為pb、緩沖罐體積為vb、腔室壓力為pc、腔室體積為vc，則在氣體的狀態(tài)方程式pv＝nrt中，n、r、t是相同的，因此(1)式成立。

pb×vb＝pc×vc(1)

關(guān)于pb(緩沖壓力)，由于存在壓力計80而vb已知，且由累計流量計將流量管理為固定量，因此能夠管理pb。或者，即使不存在壓力計80，vb也已知且流量也已知，因此能夠管理pb。

關(guān)于vb(緩沖體積)，由于緩沖罐40是機械加工產(chǎn)品，因此體積是固定的。

pc(腔室壓力)在本實施方式中是控制對象。

關(guān)于vc(腔室體積)，利用真空泵110而始終固定地被真空化，因此視為固定。

根據(jù)(1)式，(2)式成立。

pb(控制為固定)×vb(固定)＝pc(控制為固定)×vc(固定)(2)

在此，pb×vb是緩沖罐40內(nèi)的氣體量(分子的總量)。即，是所貯存的氣體量。

vc是固定的，因此從緩沖罐40向腔室10供給的氣體量與pc(腔室壓力)的反比例的關(guān)系成立。

例如，將緩沖罐40中蓄積的氣體量(pb×vb)設為1,000sccm。vb是固定的，因此pb與氣體量成比例。

假設在將pc控制為3torr的情況下10秒耗盡。于是，1,000sccm(氣體量)＝3torr(壓力)×10sec(時間)×氣體流速α(＝氣體量/壓力×時間)成立。

此處，“耗盡時間(sec)＝1,000sccm/(pc×氣體流速α)”，耗盡時間與pc為反比例的關(guān)系。

也就是說，如果進行一半的1.5torr控制則20sec耗盡，如果進行三分的一的1.0torr則30sec耗盡。

圖2中示出那樣的關(guān)系。即，橫軸的時間與壓力pc為反比例的關(guān)系。

圖3是表示壓力與流速的關(guān)系的圖。

與至此為止的說明同樣地，“氣體流速α＝氣體量/(耗盡時間×pc)”成立。因此，當將氣體量和耗盡時間設為固定時，氣體流速α與pc成反比例的關(guān)系。

圖3示出那樣的關(guān)系。也就是說，橫軸的壓力pc與縱軸的流速α為反比例的關(guān)系。

在此，流速α是與流量類似的概念，均表示每單位時間的氣體的前進程度。也就是說，流速α表示每單位時間的移動距離，流量表示每單位時間的移動體積，能夠視作幾乎同義的概念。

因此，如果將緩沖罐40內(nèi)的氣體量以及將其耗盡的時間設為固定，則壓力pc與氣體流速α成比例，因此同樣地，壓力pc與流量也為比例關(guān)系。即，如果將腔室10內(nèi)的壓力設為固定，則流量也固定。因此，如果進行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力固定，則能夠使向處理容器10供給的氣體的流量也固定。

在本實施方式所涉及的基板處理裝置和氣體供給方法中，利用這樣的原理，進行控制以使得處理容器10內(nèi)的壓力成為規(guī)定的固定壓力(目標壓力)，由此將從氣體貯存罐40向處理容器10供給的氣體的流量控制為固定。即，能夠使用氣體貯存罐40短時間內(nèi)進行大量氣體供給，并且能夠?qū)⒘髁靠刂茷楣潭ā?/p>

由此，在進行ald成膜的情況下也能夠進行偏差少的均勻的氣體供給，能夠提高多個晶圓w間的面間均勻性和晶圓w內(nèi)的面內(nèi)均勻性。

圖4是用于說明使用本發(fā)明的實施方式所涉及的基板處理裝置的氣體供給方法的圖。在圖4中，提取并示出本實施方式所涉及的基板處理裝置的主要結(jié)構(gòu)要素。

圖4的(a)是表示向氣體貯存罐40貯存氣體的階段的圖。在向氣體貯存罐40貯存氣體的階段中，質(zhì)量流量控制器50打開，經(jīng)由氣體供給管21向氣體貯存罐40供給氣體。此時，質(zhì)量流量控制器50測定流量，控制部120測定或者計算累計流量。另外，在該階段中，控制閥30被關(guān)閉。處理容器10內(nèi)真空排氣為能夠進行基板處理的狀態(tài)，排氣側(cè)閥100被完全打開。

圖4的(b)是表示氣體的向氣體貯存罐40的貯存結(jié)束且正準備向處理容器供給氣體的階段的圖。在該階段中，氣體貯存罐40中填充有規(guī)定量以上的氣體，因此質(zhì)量流量控制器50關(guān)閉。另一方面，為了將排氣管90的傳導率設為固定，排氣側(cè)閥100固定為規(guī)定的閥開度。另外，由于處于尚未開始向處理容器10供給氣體的準備階段，因此控制閥30關(guān)閉。

圖4的(c)是表示一邊從氣體貯存罐40向處理容器10供給氣體一邊利用控制閥30進行壓力控制的階段的圖。在該階段，控制閥30打開，對控制閥30的閥開度進行控制，以將由壓力傳感器81檢測出的處理容器10內(nèi)的壓力維持為規(guī)定的固定壓力、即規(guī)定的目標壓力。由此，將氣體貯存罐40內(nèi)的氣體以固定的流量短時間內(nèi)大量地供給到處理容器10內(nèi)。此外，排氣側(cè)閥100是為了維持固定的傳導率而閥開度固定為規(guī)定的開度的狀態(tài)，質(zhì)量流量控制器50為關(guān)閉著的狀態(tài)。

在圖4的(c)的狀態(tài)下將氣體供給規(guī)定時間后，再返回圖4的(a)，重復圖4的(a)～(c)的循環(huán)。由此，將短時間內(nèi)固定流量的氣體的供給重復進行，能夠?qū)嵤┳钸m于ald成膜的氣體供給方法。

此外，在進行ald成膜的情況下，在通過圖4的(a)～(c)的一個循環(huán)將原料氣體供給到處理容器10內(nèi)之后，向處理容器10內(nèi)進行吹掃氣體的供給、氧化氣體或者氮化氣體等反應氣體的供給、吹掃氣體的供給，之后通過下一個循環(huán)再次將原料氣體供給到處理容器10內(nèi)。然后，通過實施該一系列的循環(huán)，能夠使分子層堆積在晶圓w上來進行成膜。

接著，說明本實施方式所涉及的基板處理裝置和實施氣體供給方法的實施例的壓力控制性。

圖5是表示本發(fā)明的實施例1所涉及的壓力控制性的圖。在實施例1中，將氣體貯存罐40內(nèi)的罐填充壓設定為600torr、將處理容器10內(nèi)的目標壓力設定為3.0torr、1.5torr、0.1torr來供給氣體，測定處理容器10內(nèi)的壓力的隨時間經(jīng)過的變化。圖5的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖，圖5的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

如圖5的(a)所示，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，壓力特性為最初處理容器10內(nèi)的壓力大幅度上升、然后急劇地降低，因此流量也示出同樣的變化。

另一方面，在將處理容器10內(nèi)的壓力控制為3.0torr的固定壓力的情況下，在略少于20秒的期間，處理容器10內(nèi)的壓力控制為固定的3.0torr。其間，如通過圖2、3說明的那樣，從氣體貯存罐40經(jīng)由氣體供給管20向處理容器10供給的氣體的流量也是固定的。

同樣地，當將處理容器10內(nèi)的壓力控制為1.5torr的固定壓力時，在40秒以上的期間，流量被控制為固定。在0.1torr的情況下，流量固定的時間更長，這是不言而喻的。

如圖5的(b)所示，在5秒期間的放大圖中也示出了同樣的結(jié)果。即，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，無法使流量固定，但可知如果將壓力控制為固定則也能將流量控制為固定。

圖6是表示本發(fā)明的實施例2所涉及的壓力控制性的圖。在實施例2中，將氣體貯存罐40內(nèi)的罐填充壓設定為350torr、將處理容器10內(nèi)的目標壓力設定為2.0torr、1.0torr、0.1torr來供給氣體，測定處理容器10內(nèi)的壓力的隨時間經(jīng)過的變化。圖6的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖，圖6的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

如圖6的(a)所示，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，壓力特性為最初處理容器10內(nèi)的壓力大幅度上升、然后急劇地降低，因此流量也示出同樣的變化。

另一方面，在將處理容器10內(nèi)的壓力控制為2.0torr的固定壓力的情況下，在約15秒期間，處理容器10內(nèi)的壓力被控制為固定的2.0torr。其間，如通過圖2、3說明的那樣，從氣體貯存罐40經(jīng)由氣體供給管20向處理容器10供給的氣體的流量也是固定的。

同樣地，當將處理容器10內(nèi)的壓力控制為1.0torr的固定壓力時，在40秒以上的期間，流量被控制為固定。在0.1torr的情況下，流量固定的時間更長，這是不言而喻的。

如圖6的(b)所示，在5秒期間的放大圖中也示出了同樣的結(jié)果。即，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，無法使流量固定，但可知如果將壓力控制為固定則也能將流量控制為固定。

圖7是表示本發(fā)明的實施例3所涉及的壓力控制性的圖。在實施例3中，將氣體貯存罐40內(nèi)的罐填充壓設定為100torr、將處理容器10內(nèi)的目標壓力設定為0.5torr、0.1torr來供給氣體，測定處理容器10內(nèi)的壓力的隨時間經(jīng)過的變化。圖7的(a)是表示60秒的壓力控制性的圖，圖7的(b)是表示5秒的壓力控制性的放大圖。

如圖7的(a)所示，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，壓力特性為最初處理容器10內(nèi)的壓力大幅度上升、然后急劇地降低，因此流量也示出同樣的變化。

另外，在將處理容器10內(nèi)的壓力控制為0.5torr的固定壓力的情況下，在約30秒期間，處理容器10內(nèi)的壓力被控制為固定的0.5torr。其間，如通過圖2、3說明的那樣，從氣體貯存罐40經(jīng)由氣體供給管20向處理容器10供給的氣體的流量也是固定的。

同樣地，當將處理容器10內(nèi)的壓力控制為0.1torr的固定壓力時，在40秒以上的期間，流量被控制為固定。在0.1torr的情況下，流量固定的時間更長。

如圖7的(b)所示，在5秒期間的放大圖中也示出了同樣的結(jié)果。即，在以往的基板處理裝置和氣體供給方法中，無法使流量固定，但可知如果將壓力控制為固定則也能將流量控制為固定。

如表示實施例1至實施例3的實施結(jié)果的圖5至圖7所示，如果在壓力和流量為固定的規(guī)定時間內(nèi)進行一次將氣體的向處理容器10內(nèi)的供給結(jié)束那樣的基板處理，就能夠進行氣體以固定流量向處理容器10內(nèi)供給。

這樣，根據(jù)本發(fā)明的實施方式所涉及的基板處理裝置和氣體供給方法，在氣體貯存罐40與處理容器10之間的氣體供給管20上設置控制閥30，對控制閥30的閥開度進行控制，以使得處理容器10內(nèi)的壓力成為規(guī)定的目標壓力，由此能夠?qū)⒋罅康臍怏w以固定流量短時間內(nèi)供給到處理容器10內(nèi)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)的基板處理方法和成膜方法。

根據(jù)本發(fā)明，能夠一邊通過控制壓力將流量保持固定一邊短時間內(nèi)進行大流量的氣體的供給。

以上，詳細說明了本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明不限定于上述的實施方式，只要不脫離本發(fā)明的范圍，就能夠?qū)ι鲜龅膶嵤┓绞绞┮愿鞣N變更和置換。